NUANCES DE COULEUR DES GRENATS La principale

NUANCES DE COULEUR DES GRENATS
La principale particularité des grenats est d’être composés de solutions solides de pôles limites. Ainsi, en
fonction des concentrations en ces pôles limites, les grenats nous offrent tout un panel de couleur.
Néanmoins, il existe certaines dominantes en fonction du groupe Pyralspite ou Ugrandite, auquel un grenat
appartient.
Groupe pyralspite
Les grenats du groupe pyralspite sont à dominante de couleurs chaudes. Elles vont du rose au brun en
passant par le rouge, si la couleur provient principalement de l’almandin, et davantage vers le rouge orange, si le
pôle limite dominant est le spessartine.
- Le pôle pyrope Mg3Al2[SiO]4 ne renferme pas d’éléments métalliques susceptibles d’apporter une
quelconque coloration par transfert d’électrons d-d, il est donc naturellement incolore.
- Le pôle spessartine Mn3Al2[SiO]4 est coloré en orange par la présence d’ions Mn2+ en site pseudo
cubique.
Il est à noter que les grossulaires roses du Mexique sont colorés en rose par la présence de Mn3+, et ce
pour une teneur inférieure à 1%.
- Le pôle almandin Fe3Al2[SiO]4 est fortement coloré en rouge – brun par la présence de Fe3+.
Il est surprenant, en fait que les almandins soient de cette couleur alors que le fer est essentiellement
sous sa forme ferreux de degré d’oxydation +II. L’almandin devrait donc être davantage vert que brun.
Groupe ugrandite
Le goupe ugrandite est principalement marqué par la présence de grossulaire Ca3Al2[SiO]4, parfaitement
incolore. Ainsi, la présence d’éléments métalliques, même en faible quantité, confèrera au grenat une forte
coloration allochromatique.
- Le pôle grossulaire Ca3Al2[SiO]4 ne renferme pas d’éléments métalliques susceptibles d’apporter une
quelconque coloration par transfert d’électrons d-d, il est donc naturellement incolore.
- Le pôle andradite Ca3Fe2[SiO]4 présente une coloration qui varie du vert vif au noir en passant par le
jaune-brun en fonction de la teneur en Cr3+ et Fe3+.
La présence de Fe3+ se traduit par une bande d’absorption principale à 860 nm, ainsi qu’une autre bande
entre 400 et 480 nm (bande commune à V3+ et Cr3+).L’absorption se trouve donc en dehors du domaine
du visible.
- Le pôle uvarovite Ca3Cr2[SiO]4 présente une coloration verte extrêmement marquée. L’eskolaïte Cr2O3
a d’ailleurs un pouvoir couvrant très important (50 g suffisent à colorer 5 m² sans souci, si ce n’est le
nettoyage.
Coloration des grenats en fonction de leur composition
a) Nuancier des différentes nuances des couleurs des grenats par nomenclature des grenats
b) Tendance plus générale de la coloration des grenats en fonction de leur composition
ref
Color
origine
IR
%pds
Analyse et Formule des grossulaires
Ca
Mg
Fe2+
Mn
Al
Fe3+
Cr
V
Ti
Si
H
H2O
42
Brun
Orange
Mc gall mine?, skarn clacaire, Ramona, CA,USA
2,89
0,00
0,08
0,01
1,89
0,11
0,00
na
0,00
3,02
na
0,10
52
Brun
Orange
Vesper peak?, WA, USA
3,03
0,00
0,00
0,05
1,67
0,30
0,00
na
0,02
3,00
na
0,14
53
Orange
Pale
Asbestos, Quebec, canada
2,93
0,00
0,03
0,04
1,96
0,06
0,00
na
0,00
2,98
na
0,30
Vert
tsavorite
Campbell bridges mine, Tsavo national Park,
kenya
2,99
0,05
0,00
0,07
1,78
0,01
0,01
0,07
0,02
2,96
na
0,09
229
Vert
tsavorite
Strealm gravel, kenya
2,99
0,05
0,00
0,05
1,84
0,00
0,02
na
0,02
3,01
na
0,15
771
Incolore
Meralini hills, Tanzanie
2,95
0,04
0,00
0,01
1,97
0,01
0,00
0,01
0,02
2,99
na
0,18
936
Orange
Bric Camula, Cogoleto, Liguria, Italie
2,92
0,00
0,08
0,00
1,05
0,84
0,00
0,00
0,11
2,99
na
1,26
937
Rouge
Orange
sombre
Passo del faiallo, Genova, Ligurie, Italie
Rouge
Brun
sombre
Ossola valley, Italie
2,78
0,02
0,03
0,18
1,60
0,37
0,00
0,00
0,03
2,96
na
0,08
941
Jade
Rose
Buffelsfontein, rustenberg, Afrique du sud
5,00
-
946
Brun
Rouge
Auerbach, Allemagne
2,85
0,01
0,13
0,01
1,66
0,25
0,00
0,01
0,01
2,97
na
0,26
1037
Orange
Dos cabezas, Imprial County, CA, USA
2,90
0,00
0,08
0,01
1,78
0,20
0,00
0,01
0,01
3,01
na
Vert
Mine jeffrey, Asbestos, Québec, Canada
2,96
0,00
0,05
0,07
1,93
0,04
0,02
na
0,01
3,01
na
0,08
0,080,19
na
0,03
_
227
938
1038
1,01
0,01
Orange
Brun
Vesper peak, WA, USA
Orange
Pale
Belvidere mountain?, Eden mills, VT, USA
2,98
0,00
0,01
0,01
1,33
0,68
0,00
na
0,00
2,98
1058A
synthetic lager et al 1989
3,00
na
na
na
2,00
na
na
na
na
2,28
2,88
1059A
synthetic lager et al 1987a
3,00
na
na
na
2,00
na
na
na
na
0,00
12,00
_
north hill, riverside county, CA, USA
2,86
0,01
0,11
0,01
1,52
0,43
0,00
na
0,05
2,99
na
0,09
1042
1051
1113
1122
Brun
Orange
Orange
Brun
commercial Quarry?,Crestmore, CA, USA
0,12
2,91
0,00
0,06
0,02
1,55
0,44
0,00
na
0,02
2,99
na
0,13
1124
Incolore
chihuahua, Mexique
2,95
0,06
0,00
0,01
1,93
0,05
0,00
0,00
0,00
3,02
na
0,11
1125B
Incolore
Lake jaco, Mexique
2,98
0,05
0,00
0,01
1,70
0,24
0,00
na
0,02
2,99
na
0,03
Incolore
Lake jaco, Mexique
3,01
0,12
0,00
0,01
1,29
0,48
0,00
na
0,28
2,80
na
1125C
0,04
1129
Orange
Pale
Belvidere mountain? VT, USA
2,93
0,00
0,06
0,01
1,85
0,17
0,00
0,00
0,00
2,97
1131
Noire
Zonée
Lake jaco, Mexique
2,95
0,09
0,00
0,01
1,76
0,14
0,00
0,00
0,05
3,00
na
0,01
1198
Jade
Vert
Transvaal, Afrique du sud
2,86
0,04
0,09
0,01
1,74
0,25
0,00
0,00
0,02
3,00
na
0,37
0,47
0,17
3,59
Orange
Val d'ala, Piemont, Italie
Orange
Sciarborosca, Ligurie, Italie
2,74
0,03
0,20
0,03
1,66
0,29
0,00
0,00
0,05
2,99
na
1329D
veine massive
commercial Quarry,Crestmore, CA, USA
3,00
na
na
na
2,00
na
na
na
na
1,64
5,43
_
1357A
Orange
bric canizzi, ligurie, Italie
2,67
0,16
0,14
0,02
0,99
0,80
0,00
na
0,21
2,84
0,63
_
1358AD
Incolore
commercial Quarry,Crestmore, CA, USA
3,00
na
na
na
2,00
v
na
na
1,53
5,88
_
1326
1327
Rouge
Rouge
Orange
iron gabbro metarodingite, gruppo di Voltri ,
Italie
1359
1360
1409e
1409f
1411
1412a
Orange
metarodingite basaltique, masif de Voltri, Italie
Rouge
Brun
Rouge
Brun
skarn, calcite, Saline valley, Darwin, CA, USA
Birefrin
skarn, Munam, Corée du nord
Brun
mine Mul-kum, Corée du sud
Vert
Pale
Vilyi river, sibérie, russie
Orange
Pale
Minot ledge, Minot, ME, USA
1413
1419
1420
1422
1423
1424
1427
1429
1430
1444a
Brun
Rauris, salzbourg, Autriche
Brun
Wakefield, ontario, Canada
Rouge
Brun
Mountain Beauty mine, Oak grove, CA, USA
Orange
Jaune
massive
Rouge
Brun
garnet Queen mine?,Santa Rosa mountains, CA,
USA
Mavora lakes, tago, south island, Nouvelle
zélande
Essx county, NY, USA
Orange
Eden Mills, VT, USA
Katoite
Pietramassa, Viterbo, Italie
2,05
0,03
0,90
0,02
1,80
0,16
0,00
0,01
0,03
2,96
na
0,28
2,87
0,02
0,09
0,02
1,47
0,48
0,00
0,00
0,05
2,88
na
0,85
2,49
0,01
0,09
0,41
1,41
0,57
0,00
0,01
0,01
2,97
na
0,20
2,88
0,00
0,04
0,08
1,54
0,44
0,00
0,00
0,02
3,00
na
0,17
2,92
0,01
0,03
0,04
1,27
0,68
0,00
0,00
0,05
2,97
na
0,08
0,15
2,00
2,85
3,00
0,10
2,91
0,07
0,02
0,01
1,71
0,27
0,00
0,00
0,02
2,98
na
0,00
2,85
0,01
0,12
0,01
1,86
0,11
0,00
0,00
0,03
2,96
na
0,16
2,85
0,01
0,12
0,03
1,60
0,38
0,00
0,00
0,02
2,95
na
0,26
2,91
0,08
0,00
0,01
1,87
0,08
0,00
0,00
0,04
2,96
na
0,02
2,12
0,01
0,59
0,28
1,88
0,10
0,00
0,01
0,01
2,99
na
0,06
2,83
0,00
0,13
0,03
1,72
0,24
0,00
0,00
0,04
2,96
na
0,17
2,79
0,02
0,18
0,01
1,70
0,28
0,00
0,00
0,02
2,91
na
0,05
2,86
0,00
0,12
0,02
1,89
0,10
0,00
0,00
0,00
3,00
na
0,06
2,93
0,00
0,64
9,44
_
1,97
Analyses et formule de grenats grossulaires Rossman et Aines [41],
Le tableau est segmenté en X2+3 Y3+2 Si3 O12, en insérant les éléments de substitution Ti, V, Cr.
ETUDE STATISTIQUE DES COULEURS DES GRENATS
Les grenats présentent donc un large panel de couleur, allant du jaune au rouge en passant par le vert et le
noir, seule la couleur bleue n’est pas représentée.
En bref, il n’est pas possible d’étudier la coloration des grenats d’une manière systématique sans un protocole
bien établi qui se résument en deux points principaux :
L’étude de la coloration des grenats ne peut être effectuées que :
-
statistiquement, de manière à négliger les particularités d’un échantillon donné.
-
Par comparaison de grenats dont les compositions ne diffèrent que pour les concentrations en un seul
élément
Malheureusement, compte tenu de la diversité des sites, des solutions solides mais surtout du prix pour obtenir
des échantillons, ce protocole reste difficile à suivre. Néanmoins deux études, celles de Rossman et Aines sur
des grenats bruts et celle entreprise en gemmologie par Dominique Flies sous la direction d’Emmanuel Fritsch
nous apportent des outils plus qu’appréciables.
Rossman et Aines ont également remarqué que les compositions de grenats étaient très représentatives d’un site,
allant même jusqu’à proposer l’identification de l’origine d’un grossulaire à partir de sa composition. Cette
propriété permet donc d’établir une corrélation directe entre la composition d’un grenat d’une part, et la
composition du milieu et les conditions de formation des grenats dans un site donné d’autre part.
On trouve ici une nouvelle confirmation de l’importance et surtout de la justesse d’exploiter les grenats en tant
que géobaromètre.
Le tableau 1 de Rossman et Aines présente les compositions chimiques de nombre de grenats recueillis à travers
le monde.
L’analyse de ce tableau permet d’établir quelques règles :
1- le grossulaire, pôle limite pur Ca3Al2(SiO3)4 est incolore
2- Des grossulaires contenant 0,1 cation Fe3+ par maille sont de couleur orange pâle, d’autres contenant 0,2
cations Fe3+/maille sont incolores, et enfin d’autres grossulaires contenant 0,3 cations Fe3+/maille sont
fortement colorés en orange-rouge-brun.
Il ne semble donc y avoir aucune corrélation entre la teneur en cations Fe3+ et la couleur des grossulaires,
ce qui est en accord avec les études d’Allen et Buseck (1988) sur l’influence du vanadium dans les
tsavorites du Kenya et ceux de Kobayashi et Shoji (1984) sur les hydrogrenats artificiels contenant des
OH-. Ces auteurs ont en effet respectivement vérifié et démontré que les substitutions en site octaédrique
n’ont que peu d’effet sur les spectres d’absorption et donc sur la structure des grossulaires.
Les cations Y3+ de la formule générale X2+3 Y3+2 (SiO4)3, sont localisés dans des sites octaédriques non
perturbés et ne sont donc pas responsables de la coloration des grossulaires, ni de la biréfringence des
grenats oranges d’Asbestos.
3- Les cations Fe2+ et Mn2+ ont une forte incidence sur la coloration rouge du grossulaire.
Ces cations forment à l’intérieur même du grossulaire, des solutions solides d’almandin Fe3Al2(SiO3)4 et
de spessartine Mn3Al2(SiO3)4. Ces deux grenats pôles limites sont très fortement colorés en rouge, et
grâce à leur pouvoir couvrant, ils parviennent à colorer macroscopiquement l’ensemble des grossulaires.
4- Il ressort de cette étude que les grossulaires provenant de rodingites comme les grenats d’Asbestos sont
les plus riches en OH-, alors que ceux provenant de skarns sont les plus pauvres en groupement
hydroxyles.